Thermografie: Mit Wärmebild schnell und effizient Fehler bei PV-Modulen lokalisieren

07.05.2018 | JS – Online-Redaktion, Forum Verlag Herkert GmbH

Thermografie-Aufnahmen eignen sich optimal dafür, schnell und effektiv Fehler bei PV-Modulen zu ermitteln und zu dokumentieren. Denn Fehler im Bereich der Zellen, Anschlussdosen und Verlötungen erzeugen bei entsprechender Einstrahlung Wärme. Welche Vorteile die thermografische Messung mitbringt und welche normativen Vorgaben zu beachten sind, wird in diesem Beitrag gezeigt.

 

Thermografie: Das sind die normativen Vorgaben 

Thermografie gehört zu den Prüfverfahren nach Kategorie 2 der DIN EN 62446-1:2016-12 (VDE 0126-23-1:2016-12) „Photovoltaik (PV) Systeme – Anforderungen an Prüfung, Dokumentation und Instandhaltung – Teil 1: Netzgekoppelte Systeme – Dokumentation, Inbetriebnahmeprüfung und Prüfanforderungen“. 

Die Grundlagen für thermografische Messungen werden in der DIN 54191:2017-10 „Zerstörungsfreie Prüfung – Thermografische Prüfung elektrischer Anlagen“ beschrieben. 

Hinweis: Die Thermografiemessung kann niemals die Prüfverfahren nach DIN VDE 0100-600 oder DIN VDE 0105-100 ersetzen; sie ist lediglich als ergänzendes Messinstrument zu verstehen. Welche Prüfabläufe und welche Grenz- und Richtwerte diese Normen vorsehen, ist im „Handbuch Prüfung ortsfester elektrischer Anlagen und Betriebsmittel“ praxisnah beschrieben und zum gezielten Nachschlagen aufbereitet.  

Vorteile der Thermografie 

Als ergänzende Prüfung ist die thermografische Messung bei elektrischen Anlagen vielfältig einsetzbar:

Mängel und fehlerhafte Betriebszustände, die sich durch Temperaturerhöhung manifestieren oder mit ihr einhergehen, sind oft die Ursache von Bränden. Um diese Mängel gezielt aufzuspüren, ist der Einsatz von Wärmebildkameras und Infrarot-Thermometern unerlässlich. Solche Fehler und Zustände, die sich durch stark überhöhte Temperaturen bemerkbar machen können, wären ansonsten ggf. nur durch Netzanalyse erfassbar.

Die kontaktlose Messung der Temperatur durch Wärmebildkameras und Infrarot-Thermometer ermöglicht eine gefahrlose Feststellung des Zustands von in Betrieb befindlichen Anlagen und sich bewegenden Betriebsmitteln. Thermische Probleme, die z. B. auf Lockerungen, unzureichende Verbindungen oder Verschmutzungen zurückzuführen sind, können dadurch während des Betriebs einer Anlage erkannt werden.

Damit stellen Thermografie-Aufnahmen ein wichtiges und gefahrlos anwendbares Arbeits- und Hilfsmittel für Service, Instandhaltung, Nach- und Umrüstung dar. Speziell bei Photovoltaik-Anlagen bringt die thermografische Messung mehrere Vorteile mit:

1. Anomalien bei PV-Modulen können mit Wärmebildkameras schneller erfasst werden, als es mit anderen Verfahren möglich ist.
2. Bereits montierte Module können direkt im Betrieb untersucht werden. Bei Tageslicht stehen PV-Anlagen grundsätzlich unter Spannung. Diese Spannungen können bei modernen Modulsträngen bis 1.000 V betragen und stellen somit eine erhebliche Gefährdungsquelle dar. Wärmebilder ermöglichen, den Zustand der Anlage mit dem nötigen (Sicherheits-)Abstand zum Messobjekt zu untersuchen.
3. Großflächige Bereiche können (z. B. durch Einsatz von mit Wärmebildkameras ausgestatteten Drohnen) zeitsparend gemessen werden.

Welche Fehlerquellen werden durch die Thermografie aufgezeigt? 

Mit der Thermografie können bei Photovoltaik-Anlagen Störungen untersucht werden, die entstehen, wenn

• die Bypassdioden defekt sind,
• in den Solarzellen Kontaktfehler auftreten, 
• Feuchtigkeit oder Verschmutzungen in die Module eindringen,
• sich in Zellen oder im Modulglas Risse bilden, 
• Missmatches auftreten (tritt auf, wenn einzelne Module unterschiedliche Leistungen aufweisen), 
• Verkabelungen fehlerhaft sind oder Kontaktstellen locker werden,
• Alterungs- oder Belastungserscheinungen einsetzen.

(juse)

Quellen: „Ausführungshandbuch für Photovoltaik-Anlagen“, „Handbuch Prüfung ortsfester elektrischer Anlagen und Betriebsmittel“, Testo SE & Co. KGaA